DE10253418A1

DE10253418A1 - Image signal coding method, involves selecting reference block from set of reference blocks, and generating scanning order to scan blocks that are to be coded of reference blocks

Info

Publication number: DE10253418A1
Application number: DE2002153418
Authority: DE
Inventors: Shi-Hwa Lee; Jong-Se Choi
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-01-07
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2003-07-24
Also published as: KR100468844B1; CN1431828A; CN1200568C; KR20030060172A; JP3796217B2; JP2003250157A; US7215707B2; US20030128753A1

Abstract

The method involves selecting a reference block from a set of reference blocks. A scanning order to scan the blocks that is to be coded of the reference blocks is generated. The blocks to be coded are scanned in the order of the generated scanning order. The probabilities of the non-zero coefficients occurring from the selected reference block are obtained. The scanning order is determined in descending order.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Codieren/Decodieren eines Bildsignals mittels einer diskreten oder inversen diskreten Cosinus-Transformation. The invention relates to a method for coding / decoding an image signal by means of a discrete or inverse discrete Cosine transform.

Bildsignale, z. B. Bilder oder Videos, werden gemäß den Standards der Bewegtbild-Expertengruppenphase 1 (MPEG-1), MPEG-2, MPEG-4, H.261, H.263 oder JPEG mittels einer diskreten Cosinus-Transformation (im Folgenden hierin als DCT bezeichnet) komprimiert oder codiert. Außerdem werden komprimierte oder codierte Bildsignale mittels einer inversen diskreten Cosinus-Transformation (im Folgenden hierin als IDCT bezeichnet) decodiert. Die Auswahl eines optimalen Abtastverfahrens ist ein Schlüsselpunkt beim Versuch, die Codier-/Decodiereffizienz zu erhöhen. Image signals, e.g. B. Images or videos, according to the standards of the moving image expert group phase 1 (MPEG-1), MPEG-2, MPEG-4, H.261, H.263 or JPEG by means of a discrete cosine transformation (hereinafter referred to as DCT referred to) compressed or encoded. In addition, compressed or encoded image signals are decoded using an inverse discrete cosine transform (hereinafter referred to as IDCT). Choosing an optimal sampling technique is a key point in trying to increase coding / decoding efficiency.

Ein in der Patentschrift US 5 500 678 beschriebenes Abtastmuster erhöht die Codiereffizienz und wird als Abtastmuster der MPEG-4-Intra- Codierung gewählt. Das dortige Abtastmuster verwendet ein Zickzack- Abtastmuster und ein vordefiniertes Abtastmuster. A scanning pattern described in US 5 500 678 increases the coding efficiency and is used as a sampling pattern of the MPEG-4 intra- Coding selected. The scanning pattern there uses a zigzag Scan pattern and a predefined scan pattern.

Demgemäß sind das Zickzack-Abtastmuster und das vordefinierte Abtastmuster nicht beim Codieren aller Bildsignale effizient. Außerdem nimmt, da Information auf einem gewählten Abtastmuster mit den Bildsignalen codiert und einem Decoder zugeführt werden sollte, die Anzahl von zu dem Decoder übertragenen Bits zu. Des Weiteren ist dieses Abtastmuster vordefiniert, und somit gibt es eine Beschränkung bei der Wahl eines optimalen Abtastmusters für verschiedene Decodierblöcke. Accordingly, the zigzag scanning pattern and the predefined one Scanning pattern not efficient when encoding all image signals. Moreover takes because information on a selected scan pattern matches the Image signals should be encoded and fed to a decoder, the number of bits transmitted to the decoder. Furthermore, this is Predefined scanning pattern, and thus there is a limitation in the Selection of an optimal scanning pattern for different decoding blocks.

Abtastmuster, die in der Patentschrift US 6 263 026 beschrieben sind, weisen ein Problem hinsichtlich der Reduzierung der Codiereffizienz auf, da ein ausgewähltes Datenwort zu lang wird, wenn es zu viele Abtastmuster gibt. Außerdem sind die vordefinierten, finiten Abtastmuster, die dort verwendet werden, nicht in allen Bildsignalen oder -daten effizient. Scan patterns described in US Pat. No. 6,263,026 have a problem in reducing coding efficiency, because a selected data word becomes too long if there are too many Scanning pattern there. In addition, the predefined, finite scan patterns are the used there, not efficiently in all image signals or data.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Verfahrens zum Codieren und/oder Decodieren eines Bildsignals zugrunde, mit dem sich eine vergleichsweise hohe Kompressionseffizienz des Bildsignals erzielen lässt. The invention has the technical problem of providing a Method for coding and / or decoding an image signal, with which a comparatively high compression efficiency of the Image signal can be achieved.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Verfahrens zum Codieren eines Bildsignals mittels einer diskreten Cosinus- Transformation mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eines Verfahrens zum Decodieren eines Bildsignals mittels einer inversen diskreten Cosinus-Transformation mit den Merkmalen des Anspruchs 2. The invention solves this problem by providing a Method for coding an image signal using a discrete cosine Transformation with the features of claim 1 and one Method for decoding an image signal using an inverse discrete Cosine transformation with the features of claim 2.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous developments of the invention are in the subclaims specified.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung und zu deren besserem Verständnis dienende herkömmliche Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen: Advantageous embodiments of the invention and for its better Understanding conventional embodiments are in the Drawings are shown and are described below. in this connection demonstrate:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines allgemeinen DCT-Codiersystems, Fig. 1 is a block diagram of a general DCT coding system,

Fig. 2 eine Ansicht einer allgemeinen Zickzack-Abtastreihenfolge, Fig. 2 is a view of a general zigzag-scanning order,

Fig. 3 eine Ansicht einer allgemeinen vertikalen Abtastreihenfolge, Fig. 3 is a view of a general vertical scanning order,

Fig. 4 eine Ansicht einer allgemeinen horizontalen Abtastreihenfolge, Fig. 4 is a view of a general horizontal scanning order,

Fig. 5 ein Beispiel für ein Ausgangssignal, das durch das in Fig. 1 gezeigte DCT-System quantisiert ist, Fig. 5 is an example of an output signal that is quantized by the system shown in Fig. 1 DCT system,

Fig. 6 ein Flussdiagramm eines optimalen Abtastverfahrens gemäß der Erfindung, Fig. 6 is a flowchart of an optimum scanning method according to the invention,

Fig. 7 eine Ansicht eines ersten Beispiels von Referenzblöcken für das Verfahren von Fig. 6, Fig. 7 is a view of a first example of reference blocks for the method of Fig. 6,

Fig. 8 eine Ansicht eines zweiten Beispiels von Referenzblöcken, Fig. 8 is a view of a second example of reference blocks,

Fig. 9 bis 11 Ansichten eines dritten Beispiels von Referenzblöcken, FIGS. 9 to 11 are views of a third example of reference blocks,

Fig. 12 bis 14 Ansichten eines vierten Beispiels von Referenzblöcken, Fig. 12 to 14 are views of a fourth example of reference blocks,

Fig. 15 eine Ansicht von Blöcken, die in einem Schritt 600 von Fig. 6 realisiert sind, Fig. 15 is a view of blocks that are implemented in step 600 of FIG. 6,

Fig. 16 eine Ansicht eines Blocks, der in einem Schritt 610 von Fig. 6 realisiert ist, Fig. 16 is a view of a block, which is implemented in step 610 of FIG. 6,

Fig. 17 eine Ansicht eines Blocks, der in Schritten 620 und 630 von Fig. 6 realisiert ist, Fig. 17 is a view of a block, which is implemented in steps 620 and 630 of Fig. 6,

Fig. 18 und 19 Ansichten von Abtastmustern, die in einem H.26L Video-Codierer verwendet werden, FIGS. 18 and 19 are views of scanning patterns, which are used in an H.26L video encoder,

Fig. 20 und 21 Ansichten von Schemata zum Transformieren der Abtastreihenfolge eines Einzelabtastmodus in die Abtastreihenfolge eines Doppelabtastmodus gemäß der Erfindung, FIGS. 20 and 21 are views of schemes for transforming the scanning of a single-scanning in the scanning of a Doppelabtastmodus according to the invention,

Fig. 22 bis 24 Ansichten einer Ausführungsform zum Transformieren der Abtastreihenfolge eines Einzelabtastmodus in die Abtastreihenfolge eines Doppelabtastmodus gemäß der Erfindung, Fig. 22 to 24 are views of one embodiment for transforming the scanning of a single-scanning in the scanning of a Doppelabtastmodus according to the invention,

Fig. 25 eine graphische Darstellung, welche die Summe von Lauflängen zeigt, die durch ein Abtastmuster gemäß der Erfindung mit einer Foreman-Sequenz erzeugt werden, Fig. 25 is a graph showing the sum of run lengths, which are generated by a scan pattern in accordance with the invention with a Foreman sequence,

Fig. 26 eine graphische Darstellung, welche die Summe von Lauflängen zeigt, die durch ein Abtastmuster gemäß der Erfindung mit einer Coast-Guard-Sequenz erzeugt werden, und Figure is a graph showing the sum of run lengths by a scan pattern according to the invention are produced with a Coast Guard sequence. 26, and

Fig. 27 eine graphische Darstellung, welche die Summe von Lauflängen zeigt, die durch ein Abtastmuster gemäß der Erfindung mit einer Hall-Sequenz erzeugt werden. Fig. 27 is a graph showing the sum of run lengths generated by a scan pattern according to the invention with a Hall sequence.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines allgemeinen DCT-Codiersystems. Bezugnehmend auf Fig. 1 beinhaltet das DCT-Codiersystem (oder ein Codierer 100) einen Bewegungs-Schätzer 10, einen Subtraktor 20, einen DCT-Codierer 30, einen Quantisierer 40, einen Codierer 50 mit variabler Länge, eine Ratensteuereinheit 60, einen Dequantisierer 70, eine inverse DCT (IDCT) 75, einen Addierer 80, einen Frame- oder Rahmenspeicher oder Rekonstruktionspuffer 85 und einen Bewegungs-Kompensator 90. Fig. 1 shows a block diagram of a general DCT coding system. Referring to FIG. 1, the DCT encoding system (or encoder 100 ) includes a motion estimator 10 , a subtractor 20 , a DCT encoder 30 , a quantizer 40 , a variable length encoder 50 , a rate control unit 60 , a dequantizer 70 , an inverse DCT (IDCT) 75 , an adder 80 , a frame or frame memory or reconstruction buffer 85 and a motion compensator 90 .

Der Codierer 50 mit variabler Länge (im Folgenden hierin als VLC bezeichnet) beinhaltet einen Abtastmusterselektor 51 und einen Entropie- Codierer 53. Ein Video-Codierer, der in MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, H.261, H.263 oder JPEG verwendet wird, ist auf dem Fachgebiet allgemein bekannt und wird somit kurz beschrieben. The variable length encoder 50 (hereinafter referred to as VLC) includes a scan pattern selector 51 and an entropy encoder 53 . A video encoder used in MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, H.261, H.263 or JPEG is well known in the art and will thus be briefly described.

Der Bewegungs-Schätzer 10 erzeugt einen Bewegungsvektor in Reaktion auf ein Bildsignal und gibt den Bewegungsvektor an den Subtraktor 20 ab. Der Subtraktor 20 gibt die Differenz zwischen den Ausgangssignalen von dem Bewegungs-Schätzer 10 und dem Bewegungs-Kompensator 90 an den DCT-Codierer 30 ab. The motion estimator 10 generates a motion vector in response to an image signal and outputs the motion vector to the subtractor 20 . The subtractor 20 outputs the difference between the output signals from the motion estimator 10 and the motion compensator 90 to the DCT encoder 30 .

Das gesamte Bild wird in Abtastblöcke der Größe m × n (hierbei sind m und n natürliche Zahlen) unterteilt, von denen jeder nacheinander in den DCT-Codierer 30 eingegeben wird. Der DCT-Codierer 30 transformiert ein Bildsignal eines räumlichen Bereichs in einen transformierten Koeffizienten eines Frequenzbereichs. Mit anderen Worten transformiert der DCT-Codierer 30 die m × n Abtastblöcke in m × n Koeffizientenblöcke. Das gesamte Bild kann zum Beispiel in 4 × 4, 8 × 8 oder 16 × 16 Abtastblöcke unterteilt werden. Der Quantisierer 40 quantisiert die m × n Koeffizientenblöcke. The entire image is divided into scan blocks of size m × n (here, m and n are natural numbers), each of which is successively input into the DCT encoder 30 . The DCT encoder 30 transforms an image signal of a spatial area into a transformed coefficient of a frequency area. In other words, the DCT encoder 30 transforms the m × n sample blocks into m × n coefficient blocks. For example, the entire image can be divided into 4 × 4, 8 × 8, or 16 × 16 scan blocks. The quantizer 40 quantizes the m × n coefficient blocks.

Der Dequantisierer 70 dequantisiert ein Ausgangssignal von dem Quantisierer 40, und der IDCT 75 führt eine inverse diskrete Cosinus- Transformation eines Ausgangssignals von dem Dequantisierer 70 aus. Der Addierer 80 addiert Ausgangssignale von dem Bewegungs- Kompensator 90 und der IDCT 75. Der Rekonstruktionspuffer 85 speichert ein Ausgangssignal von dem Addierer 80. Somit wird ein zu einem ursprünglichen Bildsignal gehörendes Signal in dem Rekonstruktionspuffer 85 decodiert. Dequantizer 70 dequantizes an output signal from quantizer 40 , and IDCT 75 performs an inverse discrete cosine transform of an output signal from dequantizer 70 . Adder 80 adds output signals from motion compensator 90 and IDCT 75 . The reconstruction buffer 85 stores an output signal from the adder 80 . Thus, a signal associated with an original image signal is decoded in the reconstruction buffer 85 .

Der Bewegungs-Kompensator 90 führt eine Kompensation hinsichtlich der Bewegung eines Ausgangssignals von dem Rekonstruktionspuffer 85 durch. Der Codierer 50 mit variabler Länge weist in Reaktion auf ein Ausgangssignal von dem Quantisierer 40 einem hohen Wahrscheinlichkeitswert (Pegel) einen kurzen Code zu und einem niedrigen Wahrscheinlichkeitswert (Pegel) einen langen Code, um die Gesamtanzahl an Bits eines Datenstroms zu reduzieren. Der Codierer 50 mit variabler Länge beinhaltet den Abtastmusterselektor 51 und den Entropie- Codierer 53. The motion compensator 90 compensates for the motion of an output signal from the reconstruction buffer 85 . Variable length encoder 50 , in response to an output from quantizer 40, assigns a short code to a high likelihood value (level) and a long code to a low likelihood value (level) to reduce the total number of bits of a data stream. The variable length encoder 50 includes the scan pattern selector 51 and the entropy encoder 53 .

Der Abtastmuster-Selektor 51 wählt ein vorgegebenes Abtastmuster in Reaktion auf ein Ausgangssignal von dem Quantisierer 40 und transformiert so zweidimensionale Daten in eindimensionale Daten. The scan pattern selector 51 selects a predetermined scan pattern in response to an output from the quantizer 40, thus transforming two-dimensional data into one-dimensional data.

Der Entropie-Codierer 53 gibt in Reaktion auf ein Ausgangssignal von dem Abtastmuster-Selektor 51 codierte Daten ab, z. B. einen komprimierten Bitstrom. Der Entropie-Codierer 53 kann eine Hoffman- Codierung oder eine andere Codierung verwenden. The entropy encoder 53 outputs coded data in response to an output signal from the scan pattern selector 51 , e.g. B. a compressed bit stream. The entropy encoder 53 may use Hoffman coding or other coding.

Die Ratensteuereinheit 60 steuert eine Quantisierungsschrittgröße des Quantisierers 40 in Reaktion auf ein Ausgangssignal von dem Entropie- Codierer 53. The rate control unit 60 controls a quantization step size of the quantizer 40 in response to an output signal from the entropy encoder 53 .

Die Erfindung bezieht sich auf den Betrieb des Abtastmuster-Selektors 51, der unter Bezugnahme auf wenigstens einen einer Mehrzahl von codierten Referenzblöcken ein optimales Abtastmuster auswählt, um die Kompressionseffizienz zu erhöhen. Die Betriebsweise des Abtastmuster-Selektors 51 wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 detailliert beschrieben. The invention relates to the operation of the scan pattern selector 51 , which selects an optimal scan pattern with reference to at least one of a plurality of coded reference blocks to increase compression efficiency. The operation of the scan pattern selector 51 will be described in detail with reference to FIG. 6.

Ein Intra-Frame bzw. Intra-Rahmen, bei dem ein Bildsignal selbst codiert ist, wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Ein Bildsignal, z. B. ein stillstehendes Bild oder ein bewegtes Bild, wird in Blöcke mit einer vorgegebenen Abmessung unterteilt, z. B. Abtastblöcke der Größe m × n, von denen jeder durch den DCT-Codierer 30 oder den Quantisierer 40 zweidimensional quantisiert wird. Der Abtastmuster-Selektor 51 transformiert quantisierte Daten in eindimensionale Daten, und dann transformiert der Entropie-Codierer 53 die eindimensionalen Daten in einen komprimierten Bitstrom. Ein Decodierer decodiert ein ursprüngliches Bildsignal aus dem Bitstrom mittels Durchführen des Inversen der Codierung in dem DCT-Codiersystem 100. An intra-frame or an intra-frame in which an image signal itself is encoded is described with reference to FIG. 1. An image signal, e.g. B. a still picture or a moving picture is divided into blocks with a predetermined dimension, z. B. Sampling blocks of size m × n, each of which is two-dimensionally quantized by the DCT encoder 30 or the quantizer 40 . The scan pattern selector 51 transforms quantized data into one-dimensional data, and then the entropy encoder 53 transforms the one-dimensional data into a compressed bit stream. A decoder decodes an original picture signal from the bit stream by performing the inverse of the coding in the DCT coding system 100 .

Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 ein Inter-Frame beschrieben. Ein Inter-Frame verwendet ein vorheriges Bildsignal zur Codierung eines momentanen Bildsignals. Der DCT-Codierer 30 und der Quantisierer 40 quantisieren die Differenz zwischen Ausgangssignalen von dem Bewegungs-Schätzer 10 und dem Bewegungs-Kompensator 90 zweidimensional. Der Abtastmuster-Selektor 51 transformiert quantisierte Daten in eindimensionale Daten, und dann transformiert der Entropie-Codierer 53 die eindimensionalen Daten in einen komprimierten Bitstrom. Der Decodierer decodiert ein ursprüngliches Bildsignal aus dem Bitstrom mittels Durchführen des Inversen der Codierung in dem DCT-Codiersystem 100. Next, an inter-frame will be described with reference to FIG. 1. An inter-frame uses a previous picture signal to encode a current picture signal. The DCT encoder 30 and the quantizer 40 quantize the difference between output signals from the motion estimator 10 and the motion compensator 90 two-dimensionally. The scan pattern selector 51 transforms quantized data into one-dimensional data, and then the entropy encoder 53 transforms the one-dimensional data into a compressed bit stream. The decoder decodes an original image signal from the bit stream by performing the inverse of the coding in the DCT coding system 100 .

Fig. 2 zeigt die Reihenfolge einer allgemeinen Zickzack-Abtastung, Fig. 3 zeigt die Reihenfolge einer allgemeinen vertikalen Abtastung, und Fig. 4 zeigt die Reihenfolge einer allgemeinen horizontalen Abtastung. Die Abtastmuster der Fig. 2 bis 4 sind Beispiele von Abtastmustern, die in MPEG-4 verwendet werden. In den Fig. 2 bis 4 sind Abtastblöcke der Größe 8 × 8 gezeigt. Fig. 2 shows the order of a general zigzag scan, Fig. 3 shows the order of a general vertical scan, and Fig. 4 shows the order of a general horizontal scan. The scan patterns of Figures 2-4 are examples of scan patterns used in MPEG-4. In Figs. 2 to 4 sample blocks of size 8 × 8 are shown.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel für ein Ausgangssignal, das mittels des in Fig. 1 gezeigten DCT-Codiersystems 100 quantisiert ist. Bezugnehmend auf Fig. 5 repräsentiert ein Bezugszeichen 300 einen quantisierten Koeffizientenblock der Größe 8 × 8, und ein Bezugszeichen 301 repräsentiert einen quantisierten DC-Koeffizienten, wobei ein DC-Koeffizient gleich 5 ist. Bezugszeichen 302 bis 304 repräsentieren quantisierte AC- Koeffizienten, wobei AC-Koeffizienten gleich -1, 3 beziehungsweise 1 sind. FIG. 5 shows an example of an output signal that is quantized by means of the DCT coding system 100 shown in FIG. 1. Referring to FIG. 5, reference numeral 300 represents a quantized 8 × 8 coefficient block, and reference numeral 301 represents a quantized DC coefficient, where a DC coefficient is 5. Reference numerals 302 to 304 represent quantized AC coefficients, where AC coefficients are -1, 3 and 1, respectively.

Im Fall von MPEG-4 tastet der Abtastmuster-Selektor 51 von Fig. 1 den Block 300 unter Verwendung der in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Abtastmuster ab, um Information auf einer Mehrzahl von Symbolen "run", "level" und "last" zu extrahieren. Hierbei repräsentiert "run" die Anzahl von Nullen zwischen vorherigen Daten ungleich null und momentanen Daten ungleich null während der Abtastung gemäß den in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Abtastmustern, "level" repräsentiert einen Pegel (Wert) von momentanen Daten ungleich null, und "last" repräsentiert, ob Null-Daten nach momentanen Daten ungleich null existieren oder nicht. In the case of MPEG-4, the scan pattern selector 1 scans 51 of FIG. Block 300 using the scan pattern shown in FIGS. 2 to 4 from, for information on a plurality of symbols "run", "level" and "last "extract. Here, "run" represents the number of zeros between previous non-zero data and current non-zero data during the scan according to the scan patterns shown in Figs. 2 to 4, "level" represents a non-zero level (value) of current data, and "last" represents whether zero data exist after non-zero current data or not.

In einem Symbol 351 mit "0, 5, 0" repräsentiert zum Beispiel die erste "0", dass die Anzahl von Nullen vor dem DC-Koeffizienten 301 in dem Zickzack-Abtastmuster null ist, die zweite "5" repräsentiert, dass der momentane DC-Koeffizient gleich 5 ist, und die dritte "0" repräsentiert, dass es Daten nach dem DC-Koeffizienten 301 gibt, die nicht null sind. For example, in a symbol 351 with "0, 5, 0", the first "0" represents that the number of zeros before the DC coefficient 301 in the zigzag scanning pattern is zero, the second "5" represents that the current one DC coefficient is 5, and the third "0" represents that there is non-zero data after the DC coefficient 301 .

Ebenso repräsentiert in einem Symbol 354 mit "5, 1, 1" die erste "5", dass die Anzahl von Nullen vor dem AC-Koeffizienten 304 in dem Zickzack-Abtastmuster gleich 5 ist, die zweite "1" repräsentiert, dass der momentane AC-Koeffizient gleich 1 ist, und die dritte "1" repräsentiert, dass es keine Daten ungleich null nach dem AC-Koeffizienten 304 gibt. Das vertikale Abtastmuster ist unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 5 leicht verständlich, und das horizontale Abtastmuster ist unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 leicht verständlich. Likewise, in a symbol 354 with "5, 1, 1", the first "5" represents that the number of zeros before the AC coefficient 304 in the zigzag scan pattern is 5, the second "1" represents that the current one AC coefficient is 1, and the third "1" represents that there is no non-zero data after the AC coefficient 304 . The vertical scan pattern is easy to understand with reference to FIGS. 3 and 5, and the horizontal scan pattern is easy to understand with reference to FIGS. 4 and 5.

Jeder von VLCs 356 bis 359, 367 bis 370 oder 378 bis 381 repräsentiert eines der Bitmuster entsprechend der Tabelle eines Entropie-Codierers von MPEG-4 bezüglich jedes von Symbolen 351 bis 354, 362 bis 365 oder 373 bis 376. Mit anderen Worten ist ein Bitmuster des Symbols 351 mit "0, 5, 0" gleich "011000" vom VLC 356 und ein Bitmuster des Symbols 363 mit "0, -1, 0" ist gleich "101" vom VLC 368. Each of VLCs 356 to 359 , 367 to 370 or 378 to 381 represents one of the bit patterns corresponding to the table of an entropy encoder of MPEG-4 with respect to each of symbols 351 to 354 , 362 to 365 or 373 to 376 . In other words, a bit pattern of symbol 351 with "0, 5, 0" is "011000" from VLC 356 and a bit pattern of symbol 363 with "0, -1, 0" is "101" from VLC 368 .

Die Mengen an Bits 360, 371 und 382 repräsentieren die Summe aller Bits, die den Symbolen 351 bis 354, 362 bis 365 beziehungsweise 373 bis 376 entsprechen. 4 Symbole des Zickzack-Abtastmusters bestehen zum Beispiel aus 24 Bit, 4 Symbole des vertikalen Abtastmusters bestehen aus 19 Bit, und 4 Symbole des horizontalen Abtastmusters bestehen aus 30 Bit. Jedes Symbol weist ein anderes "run" auf, und somit sind die Mengen an Bits von jedem der Abtastmuster abhängig. The sets of bits 360 , 371 and 382 represent the sum of all bits corresponding to symbols 351 to 354 , 362 to 365 and 373 to 376, respectively. For example, 4 symbols of the zigzag scan pattern consist of 24 bits, 4 symbols of the vertical scan pattern consist of 19 bits, and 4 symbols of the horizontal scan pattern consist of 30 bits. Each symbol has a different "run", and thus the amounts of bits depend on each of the scan patterns.

Fig. 6 ist ein Flussdiagramm eines optimalen Abtastverfahrens gemäß der Erfindung. Bezugnehmend auf Fig. 6 wird wenigstens ein Block, der räumlich oder zeitlich einem zu codierenden Block (im Folgenden hierin als Codierungsblock bezeichnet) benachbart ist, in Schritt 600 als Referenzblock ausgewählt. Die ausgewählten Referenzblöcke sind zuvor codierte und quantisierte Blöcke. Figure 6 is a flow diagram of an optimal sampling method in accordance with the invention. Referring to Fig. 6, at least one block which is adjacent to spatially or temporally one (hereinafter, referred to herein as coding block) block to be encoded is selected as the reference block in step 600. The selected reference blocks are previously encoded and quantized blocks.

Die Wahrscheinlichkeiten, dass in jeder Koeffizientenposition Koeffizienten ungleich null auftreten, werden in Schritt 610 von jedem Referenzblock erhalten. Die Wahrscheinlichkeiten, dass Koeffizienten ungleich null auftreten, werden in Schritt 620 in absteigender Reihenfolge angeordnet, beginnend von dem höchsten Koeffizienten. Die gleichen Wahrscheinlichkeiten werden in Schritt 630 durch das Zickzack-Abtastmuster angeordnet. Ein Abtastmuster, das durch die Schritte 620 und 630 bestimmt wird, wird ausgewählt, und im Schritt 640 wird der Codierblock durch das ausgewählte Abtastmuster abgetastet. The probabilities that non-zero coefficients occur in each coefficient position are obtained from each reference block in step 610 . The probabilities that non-zero coefficients occur are arranged in step 620 in descending order, starting from the highest coefficient. The same probabilities are ordered in step 630 by the zigzag scan pattern. A scan pattern determined by steps 620 and 630 is selected and in step 640 the coding block is scanned by the selected scan pattern.

Fig. 7 zeigt ein erstes Beispiel für Referenzblöcke. Bezugnehmend auf Fig. 7 werden Blöcke 710 bis 740, die einem Block 750 benachbart sind, als Referenzblöcke ausgewählt, um ein Abtastmuster für den Block 750 auszuwählen. Die Referenzblöcke 710 bis 740 können bei einer Video- Codierung des Intra-Frames verwendet werden. Die Referenzblöcke 710 bis 740 sind zuvor codierte Blöcke. Fig. 7 shows a first example of reference blocks. Referring to FIG. 7, blocks 710 through 740 that are adjacent to block 750 are selected as reference blocks to select a scan pattern for block 750 . The reference blocks 710 to 740 can be used for video encoding of the intra-frame. The reference blocks 710 to 740 are previously coded blocks.

Fig. 8 zeigt ein zweites Beispiel für Referenzblöcke. Bezugnehmend auf Fig. 8 werden Blöcke 811, 813, 815, 817 und 819 in einem Referenz- Frame t - 1 benachbart zu einem momentanen Frame t als Referenzblöcke ausgewählt, um ein Abtastmuster für einen Block (Codierblock) 831 des momentanen Frames t auszuwählen. Die Referenzblöcke 811, 813, 815, 817 und 819 können bei einer Video-Codierung eines Inter-Frames verwendet werden. Der Referenz-Frame t - 1 repräsentiert den vorherigen Frame des momentanen Frames t. Fig. 8 shows a second example of the reference blocks. Referring to Fig. 8, blocks 811 , 813 , 815 , 817 and 819 in a reference frame t-1 adjacent to a current frame t are selected as reference blocks to select a scan pattern for a block (coding block) 831 of the current frame t. The reference blocks 811 , 813 , 815 , 817 and 819 can be used for video coding an interframe. The reference frame t - 1 represents the previous frame of the current frame t.

Die Fig. 9 bis 11 zeigen ein drittes Beispiel für Referenzblöcke. Ein Codierblock-Abtastmuster von Fig. 9 wird unter Bezugnahme auf alle der benachbarten Blöcke a, b, c und d festgelegt; ein Codierblock-Abtastmuster von Fig. 10 wird unter Bezugnahme auf alle der benachbarten Blöcke a, b und c festgelegt; und ein Codierblock-Abtastmuster von Fig. 11 wird unter Bezugnahme auf alle der benachbarten Blöcke a und b festgelegt. Jeder der Blöcke a, b, c und d ist ein Block der Größe m × n, was einen Abtastblock darstellt. FIGS. 9 to 11 show a third example of reference blocks. A coding block scan pattern of Fig. 9 is determined with reference to all of the adjacent blocks a, b, c and d; a coding block scan pattern of Fig. 10 is determined with reference to all of the adjacent blocks a, b and c; and an encoding block scan pattern of Fig. 11 is determined with reference to all of the adjacent blocks a and b. Each of the blocks a, b, c and d is a block of size m × n, which is a sampling block.

Die Fig. 12 bis 14 zeigen ein viertes Beispiel für Referenzblöcke. Ein Codierblock-Abtastmuster von Fig. 12 wird unter Bezugnahme auf den am meisten geeigneten der benachbarten Blöcke a, b, c und d festgelegt. Ein Codierblock-Abtastmuster von Fig. 13 wird unter Bezugnahme auf den am meisten geeigneten der benachbarten Blöcke a, b und c festgelegt. Ein Codierblock-Abtastmuster von Fig. 14 wird unter Bezugnahme auf den am meisten geeigneten der benachbarten Blöcke a und b festgelegt. Jeder der Blöcke a, b, c und d ist ein Block der Größe m × n. Die in den Fig. 7 bis 14 gezeigten Beispiele dienen nur dazu, Referenzblöcke auszuwählen. Figs. 12 to 14 show a fourth example of the reference blocks. An encoding block scan pattern of Fig. 12 is determined with reference to the most appropriate of the adjacent blocks a, b, c and d. An encoding block scan pattern of Fig. 13 is determined with reference to the most appropriate of the adjacent blocks a, b and c. An encoding block scan pattern of Fig. 14 is determined with reference to the most appropriate of the adjacent blocks a and b. Each of the blocks a, b, c and d is a block of the size m × n. The examples shown in FIGS. 7 to 14 serve only to select reference blocks.

Fig. 15 zeigt Blöcke, die im Schritt 600 von Fig. 6 realisiert werden. Bezugnehmend auf Fig. 15 sind Referenzblöcke 710 bis 740 zuvor codierte Blöcke, die einem Codierblock 750 räumlich benachbart sind. Jeder der Blöcke 710 bis 740 ist ein Block der Größe 8 × 8. FIG. 15 shows blocks that are implemented in step 600 of FIG. 6. Referring to FIG. 15, reference blocks 710 through 740 are previously encoded blocks that are spatially adjacent to an encoding block 750 . Each of the blocks 710 to 740 is an 8 × 8 block.

Fig. 16 zeigt einen Block, der im Schritt 610 von Fig. 6 realisiert wird. Bezugnehmend auf die Fig. 15 und 16 besteht ein Block 800 der Größe 8 × 8 aus 64 Subblöcken. Die Zahl in jedem Subblock repräsentiert die Wahrscheinlichkeit eines Koeffizienten ungleich null im Vergleich zu Referenzblöcken. Wenn zum Beispiel DC-Koeffizienten der Referenzblöcke 710 bis 740 gleich 5, 3, 3 beziehungsweise 4 sind, ist die Wahrscheinlichkeit für einen Koeffizienten ungleich null im Vergleich zu den Referenzblöcken 710 bis 740 gleich 4/4. Ebenso ist die Wahrscheinlichkeit für einen Koeffizienten ungleich null im Vergleich zu den Referenzblöcken 710 bis 740 gleich 3/4, wenn AC-Koeffizienten der Referenzblöcke 710 bis 740 gleich 4, 2, 0 beziehungsweise 4 sind. FIG. 16 shows a block that is implemented in step 610 of FIG. 6. Referring to FIGS. 15 and 16, there is a block 800 of size 8 × 8 sub-blocks of 64. The number in each sub-block represents the probability of a non-zero coefficient compared to reference blocks. For example, if DC coefficients of reference blocks 710 through 740 are 5, 3, 3, and 4, respectively, the probability of a non-zero coefficient is 4/4 compared to reference blocks 710 through 740 . Likewise, the probability of a coefficient is not zero, compared to the reference blocks 710 to 740 equal to 3/4 when AC coefficients of the reference blocks 710 to 740 are equal to 4, 2, 0, respectively. 4

Fig. 17 zeigt einen Block, der in den Schritten 620 und 630 von Fig. 6 realisiert wird. Jede Zahl in Fig. 17 repräsentiert eine Position in einer Abtastsequenz, die durch die Reihenfolge von Wahrscheinlichkeiten festgelegt ist, dass Koeffizienten ungleich null auftreten. Wenn die Wahrscheinlichkeiten identisch sind, wird die Abtastreihenfolge in Abhängigkeit von der Reihenfolge des Zickzack-Abtastmusters festgelegt. Die Abtastsequenz von Fig. 17 ist nicht vordefiniert und wird entsprechend wenigstens einem der Blöcke festgelegt, der einem zu codierenden Block zeitlich oder räumlich benachbart ist. Somit ist ein Codierblock-Abtastmuster gemäß der Erfindung für einen momentanen Codierblock am meisten geeignet und effizient. Demzufolge nimmt die Kompressionseffizienz eines Bildsignals zu. FIG. 17 shows a block that is implemented in steps 620 and 630 of FIG. 6. Each number in Fig. 17 represents a position in a scan sequence that is determined by the order of probabilities that non-zero coefficients occur. If the probabilities are identical, the scanning order is determined depending on the order of the zigzag scanning pattern. The scanning sequence of FIG. 17 is not predefined and is set according to at least one of the blocks, which is a temporally or spatially adjacent block to be coded. Thus a coding block scan pattern according to the invention is most suitable and efficient for a current coding block. As a result, the compression efficiency of an image signal increases.

Die Fig. 18 und 19 zeigen Abtastmuster, die in einem H.26L-Video- Codierer verwendet werden. Fig. 18 zeigt einen Einzelabtastmodus, der gleich dem herkömmlichen Zickzack-Abtastmuster ist, und Fig. 19 zeigt einen Doppelabtastmodus. Der Doppelabtastmodus tastet zweimal ohne Wiederholung ab. H.26L ist ein Standard, der vom International Telecommunications Union Telecommunications Standardization Sector (ITU-T) erstellt wird. FIGS. 18 and 19 show scan patterns which may be used in an H.26L video encoder. Fig. 18 shows a single scanning mode which is the same as the conventional zigzag scanning pattern, and Fig. 19 shows a double scanning mode. The double scan mode scans twice without repetition. H.26L is a standard created by the International Telecommunications Union Telecommunications Standardization Sector (ITU-T).

Die Fig. 20 und 21 zeigen Schemata, welche die Abtastreihenfolge eines Einzelabtastmodus in die Abtastreihenfolge eines Doppelabtastmodus transformieren. Fig. 20 zeigt die Abtastreihenfolge a → b → c → d, . . . → n → o → p des Signalabtastmodus gemäß der Erfindung, und Fig. 21 zeigt die Abtastreihenfolge des Doppelabtastmodus gemäß der Erfindung. Gemäß den Fig. 20 und 21 wird die Abtastreihenfolge des Doppelabtastmodus durch Teilen der Abtastreihenfolge des Einzelabtastmodus in eine geradzahlige Abtastsequenz a → c → e → g → i → k → m → o und eine ungeradzahlige Abtastsequenz b → d → f → h → j → l → n → p erzielt. FIGS. 20 and 21 show schemes which transform the scanning of a single-scanning in the scanning of a Doppelabtastmodus. Fig. 20 shows the scanning order a → b → c → d,. , , → n → o → p of the signal scanning mode according to the invention, and Fig. 21 shows the scanning order of the double scanning mode according to the invention. Referring to FIGS. 20 and 21, the scanning order of the Doppelabtastmodus by dividing the scanning order of the single-scanning mode in an even-numbered scanning sequence, a → c → e → g → i → k → m → o and an odd-numbered scan sequence b → d → f → h → j → l → n → p achieved.

Die Fig. 22 bis 24 zeigen eine Ausführungsform, bei der die Abtastreihenfolge eines Einzelabtastmodus in die Abtastreihenfolge eines Doppelabtastmodus transformiert wird. Fig. 22 zeigt die Wahrscheinlichkeiten, dass Koeffizienten ungleich null in einem oder mehreren Referenzblöcken auftreten, Fig. 23 zeigt die Abtastreihenfolge des Einzelabtastmodus, die durch die Wahrscheinlichkeiten von Fig. 22 festgelegt ist, und Fig. 24 zeigt, dass die in Fig. 23 gezeigte Abtastreihenfolge des Einzelabtastmodus in die Abtastreihenfolge des Doppelabtastmodus gemäß dem in Fig. 21 gezeigten Schema transformiert wird. Figs. 22 to 24 show an embodiment in which the scanning of a single-scanning mode is transformed into the scanning order of a Doppelabtastmodus. Fig. 22 shows the probabilities of coefficients occur non-zero in one or more reference blocks, Fig. 23 shows the scanning order of the single-scanning mode, which is determined by the probabilities of FIG. 22 and FIG. 24 shows that in Fig. 23 shown scanning order of the single scanning mode is transformed into the scanning order of the double scanning mode according to the scheme shown in Fig. 21.

Die geradzahlige Abtastreihenfolge 0 → 2 → 4 → 6 → 8 → 10 → 12 → 14 von Fig. 23 wird in die Abtastreihenfolge 0 → 1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 6 → 7 in Fig. 24 transformiert, und die ungeradzahlige Abtastreihenfolge 1 → 3 → 5 → 7 → 9 → 11 → 13 → 15 von Fig. 23 wird in die Abtastreihenfolge 0 → 1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 6 → 7 in Fig. 24 transformiert. The even-numbered scan order 0 → 2 → 4 → 6 → 8 → 10 → 12 → 14 of Fig. 23 is transformed into the scan order 0 → 1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 6 → 7 in Fig. 24, and the odd-numbered one Scanning order 1 → 3 → 5 → 7 → 9 → 11 → 13 → 15 of Fig. 23 is transformed into the scanning order 0 → 1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 6 → 7 in Fig. 24.

Fig. 25 ist eine graphische Darstellung, welche die Summe von Lauflängen zeigt, die aufgrund eines Abtastmusters gemäß der Erfindung und einer Forman-Sequenz auftreten. Fig. 26 ist eine graphische Darstellung, welche die Summe von Lauflängen zeigt, die aufgrund eines Abtastmusters gemäß der Erfindung und einer Coast-Guard-Sequenz auftreten. Fig. 27 ist eine graphische Darstellung, welche die Summe von Lauflängen zeigt, die aufgrund eines Abtastmusters gemäß der Erfindung und einer Hall-Sequenz auftreten. Die Fig. 25 bis 27 zeigen die Gesamtlänge von Lauflängen, die durch Anwenden des Abtastmusters der Erfindung und des herkömmlichen Zickzack-Abtastmusters auf 100 Intra-Frames erhalten werden. Figure 25 is a graph showing the sum of run lengths that occur due to a scan pattern according to the invention and a Forman sequence. Fig. 26 is a graphical representation showing the sum of run lengths that occur due to a scan pattern according to the invention and a coast guard sequence. Fig. 27 is a graph showing the sum of run lengths that occur due to a scan pattern according to the invention and a Hall sequence. The FIGS. 25 to 27 show the overall length of run lengths, which are obtained by applying the scan pattern of the invention and the conventional zigzag scanning pattern 100 on intra frames.

Bezugnehmend auf die Fig. 25 bis 27 repäsentiert qp eine Quantisierer- Schrittgröße. Mit zunehmendem qp wird die Bildqualität schlecht, und Daten werden reduziert. Mit abnehmendem qp werden Daten jedoch vermehrt, und die Bildqualität wird verbessert. Referring to FIG repäsentiert the. 25 to 27 a quantizer step size qp. As the qp increases, the image quality becomes poor and data is reduced. However, as the qp decreases, data is increased and the image quality is improved.

Bezugnehmend auf die Fig. 25 bis 27 ist ersichtlich, dass die Lauflänge des Abtastmusters gemäß der Erfindung im Vergleich zu der Lauflänge des herkömmlichen Zickzack-Abtastmusters reduziert ist. Somit erhöht das Abtastmuster der vorliegenden Erfindung die Video-Kompressionseffizienz. Referring to Figure, the. 25 to 27 it can be seen that the run length of the scan is reduced according to the invention compared to the run length of the conventional zigzag scanning pattern. Thus, the scan pattern of the present invention increases video compression efficiency.

Außerdem kann ein Decodierer das gleiche Abtastmuster erzeugen wie ein Abtastmuster, das von einem Codierer erzeugt wird. Somit braucht der Decodierer keinerlei zusätzliche Information auf dem Abtastmuster, das in dem Codierer verwendet wird. In addition, a decoder can generate the same scan pattern as a scan pattern generated by an encoder. So needs the decoder has no additional information on the scan pattern, that is used in the encoder.

Außerdem kann ein Abtastmuster zum Codieren gemäß der Erfindung alle möglichen Muster verwenden. Ein Abtastmuster zum Decodieren gemäß der Erfindung kann ebenfalls alle möglichen Abtastmuster verwenden. Somit wird die Signalkompressionseffizienz stärker erhöht, als wenn ein herkömmliches Abtastmuster zum Codieren verwendet wird. In addition, a scan pattern for coding according to the invention use all possible patterns. A sample pattern for decoding according to the invention can also all possible scanning patterns use. Thus, the signal compression efficiency is increased more than if a conventional scanning pattern is used for coding.

Wie vorstehend beschrieben, kann ein Abtastverfahren zum Codieren/Decodieren gemäß der Erfindung ein optimales Abtastverfahren verwenden. Somit nimmt die Signalkompressionseffizienz zu. Außerdem kann das Abtastverfahren zum Codieren/Decodieren gemäß der Erfindung alle kombinierten Abtastmuster verwenden. Des Weiteren reduziert ein Abtastmuster zum Codieren gemäß der Erfindung die Lauflänge, um die Menge an erzeugten Bits zu reduzieren. As described above, a scanning method for Coding / decoding according to the invention an optimal scanning method use. Thus the signal compression efficiency increases. Moreover can the sampling method for coding / decoding according to the Invention use all combined scan patterns. Furthermore reduced a scan pattern for coding according to the invention the run length in order reduce the amount of bits generated.

Claims

1. Verfahren zum Codieren eines Bildsignals mittels einer diskreten Cosinus-Transformation, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Auswählen von wenigstens einem aus einer Mehrzahl von Referenzblöcken und

b) Bestimmen einer Abtastreihenfolge, in der zu codierende Blöcke der Referenzblöcke abzutasten sind, anhand des wenigstens einen ausgewählten Referenzblocks und Abtasten der zu codierenden Blöcke in dieser Abtastreihenfolge.

1. Method for coding an image signal by means of a discrete cosine transformation, characterized by the following steps:

a) selecting at least one of a plurality of reference blocks and

b) determining a scanning sequence in which blocks of the reference blocks are to be scanned, on the basis of the at least one selected reference block, and scanning the blocks to be coded in this scanning sequence.

2. Verfahren zum Decodieren eines Bildsignals mittels einer inversen diskreten Cosinus-Transformation, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Auswählen von wenigstens einem aus einer Mehrzahl von Referenzblöcken und

b) Bestimmen einer Abtastreihenfolge, in der zu decodierende Blöcke von den Referenzblöcken abzutasten sind, anhand des wenigstens einen ausgewählten Referenzblocks und Abtasten der Blöcke in dieser Abtastreihenfolge.

2. Method for decoding an image signal by means of an inverse discrete cosine transformation, characterized by the following steps:

a) selecting at least one of a plurality of reference blocks and

b) determining a scanning order in which blocks to be decoded are to be scanned by the reference blocks on the basis of the at least one selected reference block and scanning the blocks in this scanning sequence.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt b folgende Teilschritte umfasst:

1. Gewinnen von Wahrscheinlichkeiten, dass Koeffizienten ungleich null aus dem wenigstens einen Referenzblock auftreten, und

2. Erzeugen der Abtastreihenfolge in absteigender Reihenfolge, beginnend mit der höchsten Wahrscheinlichkeit.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that step b comprises the following substeps:

1. Gaining probabilities that non-zero coefficients occur from the at least one reference block, and

2. Generate the scan order in descending order, starting with the highest probability.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine ausgewählte Referenzblock dem zu codierenden oder decodierenden Block zeitlich oder räumlich benachbart ist. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the at least one selected reference block the block to be encoded or decoded in time or is spatially adjacent.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastreihenfolge als Zickzack-Abtastreihenfolge festgelegt wird, wenn die Wahrscheinlichkeiten identisch sind. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized that the scan order as Zigzag scanning order is set when the probabilities are identical are.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastreihenfolge eine Doppel-Abtastreihenfolge ist. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized characterized that the scanning order is a Is double scan order.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastreihenfolge in eine geradzahlige Abtastreihenfolge und eine ungeradzahlige Abtastreihenfolge unterteilt wird und das Abtasten ohne Überlappen der geradzahligen Reihenfolge und der ungeradzahligen Reihenfolge durchgeführt wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the scanning order is in an even number Scan order and an odd scan order divided and scanning without overlapping the even numbers Order and the odd order is performed.